JPH04148814A - Non-contact type measuring apparatus - Google Patents

Non-contact type measuring apparatus

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JPH04148814A
JPH04148814A JP27432490A JP27432490A JPH04148814A JP H04148814 A JPH04148814 A JP H04148814A JP 27432490 A JP27432490 A JP 27432490A JP 27432490 A JP27432490 A JP 27432490A JP H04148814 A JPH04148814 A JP H04148814A
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posture
attitude
pattern light
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Takashi Wada
隆志 和田
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Abstract

PURPOSE:To measure both the attitude, i.e. the inclination, and the distance of the surface of a material to be inspected accurately at the same time by picking up the images of a plurality of marks arranged in a mark pattern via the surface of the material to be inspected. CONSTITUTION:The light of an attitude detecting mark pattern is projected on a surface of a material to be inspected 14 from a pattern pickup means 12. The mark pattern light is regularly reflected from the surface 14 and received with an image sensing means 16. At this time, the image of the projected mark pattern light is formed on a two-dimensional photoelectric converting means 20. At this time, at least two or more marks are arranged in the mark pattern light. The marks are received at the positions which are different in correspondence with the attitude of the surface 14. Therefore, an attitude operating means 22 can operate the distance between an attitude detecting means 10 and the surface 14 and the relative inclination of the surface 14 based on the two-dimensional coordinate data of each mark which is received by the converting means 20.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野コ 本発明は被検査物表面までの距離と傾き(以下姿勢と記
す)を非接触で測定する非接触型測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a non-contact measuring device that non-contactly measures the distance and inclination (hereinafter referred to as posture) to the surface of an object to be inspected.

[従来の技術] 従来より、光沢を有する被検査物表面の傾きを非接触で
測定する装置が周知である。この従来装置は、内部にレ
ーザ光源と、受光素rと17てのフォトダイオードアレ
イとが所定の位置関係をもって配置されたプローブを有
し、レーザ光源から射出されるビーム光を被検査物表面
の所定位置に照射【、(以)゛、照射されたビーム光の
ポイントを測定点と記す)、そのロ1反射ビーム光をフ
ォトダイオードアレイで受光している。
[Prior Art] Devices for non-contact measurement of the inclination of the surface of a shiny object to be inspected are well known. This conventional device has a probe in which a laser light source, a light receiving element r, and 17 photodiode arrays are arranged in a predetermined positional relationship, and the beam light emitted from the laser light source is directed onto the surface of the object to be inspected. A predetermined position is irradiated (hereinafter, the point of the irradiated beam light is referred to as a measurement point), and the reflected beam light is received by a photodiode array.

このとき、被検査物表面に角度θの方から入射されるビ
ーム光は、1]−反射方向に反射されるが、被検査物表
面が角度δたけ傾いたとすると、1「反射ビーム光は(
θ+26)の角度方向へ反射される。従って、11−反
射方向の所定位置に置かれたフォトダイオードアレイに
入射するビーム光の位置から、この被検査物表面の傾き
δを検出することができる。
At this time, the beam light incident on the surface of the object to be inspected from the angle θ is reflected in the direction of 1]-reflection, but if the surface of the object to be inspected is tilted by an angle δ, the reflected beam light is
It is reflected in the angular direction of θ+26). Therefore, the inclination δ of the surface of the object to be inspected can be detected from the position of the beam light incident on the photodiode array placed at a predetermined position in the 11-reflection direction.

しかし、この従来装置は、所定の測定点を支点に被検査
物表面が傾くことを前提にし、その傾き測定を行うもの
である。このため、プローブから測定点までの距離の変
化かある場合、すなわち変位を伴うような場合には、傾
きの検出かできないという問題があった。
However, this conventional device measures the inclination on the premise that the surface of the object to be inspected is inclined around a predetermined measurement point as a fulcrum. Therefore, when there is a change in the distance from the probe to the measurement point, that is, when there is a displacement, there is a problem that only the inclination can be detected.

また、被検査物表面までの距離のみを非接触で測定する
測定装置も知られており、このような4111定装置と
しては、周知のH角測量の原理を利用した光学式距離セ
ンサ等があり、現([、実用化されている。
Additionally, measurement devices that measure only the distance to the surface of the object to be inspected without contact are also known, and examples of such 4111 measurement devices include optical distance sensors that utilize the well-known principle of H-angle measurement. , currently ([, has been put into practical use.

しかし、この従来装置では、被検査物表面の傾きに対す
る影響を排除する構成と[2なければ、プローブと被検
査物表面との距離を11゛確に測定することかできない
という問題かあった。
However, this conventional apparatus has a problem in that it cannot accurately measure the distance between the probe and the surface of the object to be inspected by 11 degrees unless it has a configuration that eliminates the influence of the inclination of the surface of the object to be inspected.

また、光沢をGする被検査物表面の表面性状、例えば平
滑性や光沢等を光学的に測定する場合には、被検査物表
面と測定装置との間の距離および両者の相対的な傾き等
をiF確に測定し、前記距離および傾きか所定の基準値
となるよう両者の位置関係をIF確に測定し制御してや
ることか重要な条件となる。
In addition, when optically measuring the surface properties of the surface of the object to be inspected, such as smoothness and gloss, the distance between the surface of the object to be inspected and the measuring device and the relative inclination of the two, etc. An important condition is to accurately measure and control the positional relationship between the two so that the distance and inclination meet predetermined reference values.

しかし、前述した従来技術では、被検査物表面の傾きか
、あるいは距離のどちらか一方しか検出できず、特に傾
き測定については制約が激しく実用化が困難であった。
However, the above-mentioned conventional technology can only detect either the inclination of the surface of the object to be inspected or the distance, and in particular, the inclination measurement is severely restricted and difficult to put into practical use.

従って、被検査物の表面性状を光学的に測定する場合に
は、接触型の姿勢制御装置を用いて位置決めを行わざる
を得ず、その結果、例えば塗装置後の表面性状の測定等
を行うことができないという問題があった。
Therefore, when optically measuring the surface texture of an object to be inspected, it is necessary to use a contact-type posture control device for positioning, and as a result, for example, it is difficult to measure the surface texture after coating. The problem was that I couldn't do it.

[発明が解決しようする課題〕 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、そのl]的は、被検査物表面の姿勢、すなわぢ
傾きおよび距離の双方を同時に1「確に非接触で測定す
ることができる非接触型測定装置をi−Iること(こあ
る。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to simultaneously determine the attitude of the surface of an object to be inspected, that is, both the inclination and the distance. 1. Developing a non-contact measuring device that can accurately measure without contact.

また、本発明の他の[−1的は、被検査物の表面性状を
非接触で光学的に正確に測定することができる非接触型
測定装置を得ることにある。
Another object of the present invention is to provide a non-contact measuring device that can optically and accurately measure the surface properties of an object to be inspected without contact.

[問題点を解決するための手段] 第1図には、本発明の非接触型測定装置の基本構成か示
されている。
[Means for Solving the Problems] FIG. 1 shows the basic configuration of a non-contact measuring device of the present invention.

本発明の装置は、少なくとも2個以」−のマークを配し
た姿勢検出用マークパターン光を被検査物の表面14に
向け投影するパターン投影手段12と、 前記パターン投影手段12と所定の位置関係を持つよう
配置され、被検査物の表面14で反射されたマークパタ
ーン光を2次元情報として撮像する撮像手段16と、 撮像されたマークパターン光に含まれる各マークの2次
元座標に基づき、前記被検査物の表面14に対する角度
及び距離を姿勢情報として演算する姿勢演算手段22と
、 を含むことを特徴とする。
The apparatus of the present invention comprises: a pattern projection means 12 for projecting attitude detection mark pattern light having at least two "-" marks arranged thereon toward a surface 14 of an object to be inspected; and a predetermined positional relationship with the pattern projection means 12. an imaging means 16 arranged so as to hold the mark pattern light reflected by the surface 14 of the object to be inspected as two-dimensional information; and based on the two-dimensional coordinates of each mark included in the imaged mark pattern light It is characterized by including: posture calculation means 22 that calculates an angle and distance with respect to the surface 14 of the object to be inspected as posture information.

上記構成において、パータン投影1段12と撮像手段1
6は、所定のCI′L置関係全関係たまま一体と17で
取り扱われる姿勢検知手段]Oとして形成することが好
ましい。
In the above configuration, one stage of pattern projection 12 and the imaging means 1
It is preferable that 6 is formed as an attitude detection means 17 which is handled as one body with all the predetermined CI'L positional relationships.

また、前記撮像手段16は、被検査物の表面14て反射
されたマークパターン光を集光する結像手段18と、結
像されたパターン光を二次元の7トリクス情報として撮
像する二次元光電変換手段20とを含むよう構成するこ
とが好ま【2い。
The imaging means 16 also includes an imaging means 18 that collects the mark pattern light reflected by the surface 14 of the object to be inspected, and a two-dimensional photoelectric device that images the formed pattern light as two-dimensional 7-trix information. It is preferable that the configuration includes a converting means 20.

また、前記マークパターン光中に含まれるマクは、例え
ば光点ばかりでなく必要に応じて暗点を用い形成しても
よい。
Furthermore, the marks included in the mark pattern light may be formed using not only light spots but also dark spots as necessary.

発明の原理 次に、本発明の詳細な説明するに先立って、本発明の原
理を筒中に説明する。
Principle of the Invention Next, prior to a detailed explanation of the present invention, the principle of the present invention will be explained in detail.

本発明者は、光沢を台する被検査物表面14の傾きある
いは距離を非接触で測定する従来の測定技術について検
討した。この結果、従来は、被検査物表面14の傾きか
距離のどちらか一方しか測定できず、傾きと距離を同時
にかつ分離して測定することはてきなか一〕た。
The present inventor studied conventional measurement techniques for non-contact measurement of the inclination or distance of the surface 14 of the object to be inspected, which determines the gloss. As a result, conventionally, only either the inclination or the distance of the surface 14 of the object to be inspected can be measured, and it has been difficult to measure the inclination and distance simultaneously and separately.

この原因を検討l、たところ、従来の測定技術では、光
源あるいは光点を1つしか用いていないため、被検査物
表面14の傾き情報と距離情報の双方を抽出てきないこ
とを見出だした。
After investigating the cause of this, we discovered that because conventional measurement techniques use only one light source or light spot, it is not possible to extract both tilt information and distance information of the surface 14 of the object to be inspected. .

さらに、傾きと距離の51測には、傾き成分と距離成分
の2つの成分を含んだ情報が必要であるにもかかわらす
、従来の測定技術では、々ちらか一方の成分を抽出する
ために他方の成分を犠41にしたり、あるいは一方の成
分の影響を受りないような構成にしたり、また影響を受
けないような場合には両方の成分を分離できない構成に
な−)ていることが前記課題を解決できない主な原因で
あることに思いたった。
Furthermore, although 51 measurements of inclination and distance require information containing two components, the inclination component and the distance component, conventional measurement techniques cannot extract either one of the components. The other component may be sacrificed, or the structure may be such that it is not affected by one component, or if the other component is not affected, the structure may be such that both components cannot be separated. I realized that this was the main reason for not being able to solve the above problem.

そこで、本発明者らは、少なくとも2測量」−のマーク
を配した姿勢検出用マークパターン光をら゛え、これを
パターン投影手段12から被検査物表面14へ向け投影
した。
Therefore, the present inventors prepared a mark pattern light for attitude detection in which at least 2 survey marks were arranged, and projected it from the pattern projection means 12 toward the surface 14 of the object to be inspected.

さらに、この被検査物表面14を、鏡と見たて、パター
ン投影手段12から投影されたマークバタン光が被検査
物表面14を介して撮像手段16−にに結像した状態で
撮像すれば、間に介した被検査物表面14の姿勢に応【
、て、撮像した各マークの結像位置が変化すると考えた
。すなわち、傾きと距離という2つの成分を含む姿勢5
1測には、これら2つの成分を決定しなければならない
。これらの成分を抽出するための情報としては、独ケし
た多点の情報が必要であり、かつ被検査物表面14の姿
勢を反映する情報でなければならない。このため、基準
となる前記マークパターンに焦点を合せることで、これ
らの情報を得ることかできるという結論に達した。
Furthermore, if the inspection object surface 14 is viewed as a mirror and the mark slam light projected from the pattern projection means 12 is imaged on the imaging means 16- through the inspection object surface 14, then an image is taken. , depending on the attitude of the surface 14 of the object to be inspected interposed between the
, we thought that the imaging position of each imaged mark would change. In other words, posture 5 includes two components: inclination and distance.
For one measurement, these two components must be determined. Information for extracting these components requires unique multi-point information and must reflect the attitude of the surface 14 of the object to be inspected. For this reason, we have come to the conclusion that this information can be obtained by focusing on the mark pattern that serves as a reference.

次に、第2図、第3図に基づき、本発明の測定原理をさ
らに詳細に説明する。
Next, the measurement principle of the present invention will be explained in more detail based on FIGS. 2 and 3.

第2図は、マークパターン光内にマークを1つ1jえた
場合について示したものである。同図において4.4.
 aはパターン投影手段12上におけるマークパターン
投影面であり、54aは二次元光電変換手段20」−に
おけるマークパターン受光面を表している。
FIG. 2 shows the case where one mark 1j is added in the mark pattern light. In the same figure, 4.4.
a represents a mark pattern projection surface on the pattern projection means 12, and 54a represents a mark pattern light receiving surface on the two-dimensional photoelectric conversion means 20''.

まず最初に、第2図(a)に示すよう被検査物表面14
がd]測の基準位置にある場合について考えると、マー
クパターン投影面44a内におけるマークの座標点P、
は、被検査物表面14を介しマークパターン受光面54
a」−の座標点P、′に達する。
First, as shown in FIG. 2(a), the surface 14 of the object to be inspected is
Considering the case where is at the reference position of measurement d], the coordinate point P of the mark in the mark pattern projection plane 44a,
is the mark pattern light-receiving surface 54 through the inspection object surface 14.
a''-coordinate point P,' is reached.

ところが、被検査物表面14が測定の基準位置にない場
合でも、第2図(b)、(c)に示すより うな空間的位置関係にある場合には、マークPは同図(
a)と同様にマークパターン受光面54a上のP1′で
示される座標点に達してしまう。
However, even when the surface 14 of the object to be inspected is not at the measurement reference position, if it is in a spatial positional relationship as shown in FIGS. 2(b) and 2(c), the mark P is
Similarly to a), the coordinate point indicated by P1' on the mark pattern light receiving surface 54a is reached.

これては、第2図(a)に示す場合と、第2図(b)、
(c)に示す場合とを区別できず、被検査物表面14の
傾きと距離を正確に測定することはできない。
This is the case shown in Fig. 2(a), Fig. 2(b),
It is not possible to distinguish between the case shown in (c) and the inclination and distance of the surface 14 of the object to be inspected cannot be accurately measured.

これに対し、第′う図には、マークパターン受光面44
 a−,1−に2つのマークp、、p2を与えた本発明
の測定原理が示されている。ここで、Plは第2図に示
すPlと示ず同し7座標位置にあり、P2はこれと異な
る座標位置に配置されている。さらに、第3図(a)、
(b)、(c)における被検査物表面14の位置は第2
図(a)、(b)(C)における被検査物表面14の位
置とそれぞれ対応している。
On the other hand, the mark pattern light receiving surface 44 is shown in FIG.
The measurement principle of the present invention is shown in which two marks p, , p2 are provided at a-, 1-. Here, Pl is located at the same seven coordinate positions as Pl shown in FIG. 2 (not shown), and P2 is located at a different coordinate position. Furthermore, FIG. 3(a),
The position of the inspection object surface 14 in (b) and (c) is the second
This corresponds to the position of the surface 14 of the object to be inspected in Figures (a), (b), and (C), respectively.

第3図(a)に示すよう、被検査物表面14が測定の基
準位置にある場合、マークパターン44a J−、のマ
ークP1とP2は、それぞれマークパターン受光面54
aの座標点P、’、P、’ に達す1 〔〕 る。
As shown in FIG. 3(a), when the surface 14 of the object to be inspected is at the measurement reference position, the marks P1 and P2 of the mark pattern 44a J-, respectively, are on the mark pattern light-receiving surface 54.
1 [] reaches the coordinate point P,', P,' of a.

そして、第3図(b)、(c)に示すよう、被検査物表
面14が測定の基や位置にない場合、マクP、は同様に
マークパターン受光面54aの座標P1′に達する。し
かし、マークP、は幾何学的考察により、第3図(b)
では座標点P2b(≠P2′)に達し、第3図(C)で
は座標点P2=’(≠P2 ’ 、  P2=’ )に
達することになる。
Then, as shown in FIGS. 3(b) and 3(c), when the surface of the object to be inspected 14 is not at the measurement base or position, the mask P similarly reaches the coordinate P1' of the mark pattern light receiving surface 54a. However, due to geometric considerations, the mark P is as shown in Fig. 3(b).
In this case, the coordinate point P2b (≠P2') is reached, and in FIG. 3(C), the coordinate point P2='(≠P2',P2=') is reached.

これは、被検査物表面14の位置関係が異なると、それ
に対応してマークパターン受光面54a」二に結像する
2個のマークの座標点が異なることを意味している。つ
まり、二次元光電変換手段20の受光面54aで受光さ
れるマークパターンが異なるものになることを示してい
る。もちろん、マークパターン光に含まれるマークの数
は、もつと多くてもかまわないが、個々のマークを区別
して認識できることが必要である。また、マークの数を
多くすることによって、測定精度を高めることも可能で
ある。
This means that if the positional relationship of the inspection object surface 14 differs, the coordinate points of the two marks imaged on the mark pattern light-receiving surface 54a'2 will correspondingly differ. In other words, this indicates that the mark patterns received by the light receiving surface 54a of the two-dimensional photoelectric conversion means 20 are different. Of course, the number of marks included in the mark pattern light may be as large as possible, but it is necessary to be able to distinguish and recognize individual marks. Furthermore, it is also possible to increase the measurement accuracy by increasing the number of marks.

以上のことから、撮像したマークパターン光のマークの
結像位置の変化を基に、撮像されたマークパターン光を
解析すれば、姿勢検知手段10と被検査物表面14との
相対的な姿勢、すなわち傾きと距離を非接触で同時に測
定できることが理解されよう。
From the above, if the imaged mark pattern light is analyzed based on the change in the imaging position of the mark of the imaged mark pattern light, the relative attitude of the attitude detection means 10 and the surface of the object to be inspected 14 can be determined. In other words, it will be understood that tilt and distance can be measured simultaneously without contact.

次に、被検査物表面14の表面性状を光学的に測定する
場合について検討する。この場合には、通常、第3図(
a)に示すように被検査物表面14を測定基準位置にお
いてn1定の結像条件を設定するため、この位置関係が
測定値に重大な影響をrjえる。このため、表面性状の
測定を行うに当っては、従来接触式の位置決めに頼って
いた。これに対(7、本発明では前述したように、所定
の姿勢検出用マークパターン光により、被検査物表面1
4の傾きと距離からなる姿勢を非接触で測定できること
から、これを利用すれば従来困難とされていた非接触位
置決めを正確に行うことが可能となる。
Next, a case will be considered in which the surface properties of the surface 14 of the object to be inspected are optically measured. In this case, usually Figure 3 (
As shown in a), since the imaging condition of constant n1 is set with the surface 14 of the object to be inspected at the measurement reference position, this positional relationship has a significant influence on the measured value. For this reason, conventional contact-type positioning has been relied upon to measure surface properties. In contrast, (7) in the present invention, as described above, the surface of the object to be inspected is
Since the posture consisting of the inclination and distance of 4 can be measured in a non-contact manner, using this makes it possible to accurately perform non-contact positioning, which has been considered difficult in the past.

そして、このようにして非接触位置決めされた被検査物
表面14に対し、所定の表面性状検出バターン光を投影
すると、検査物表面14により反射・変調されたパター
ン光には被検査物表面14の物理情報が含まれる。この
ため、この反射バタンを解析処理することにより種々の
表面性状を非接触で測定することが可能となる。
When a predetermined surface texture detection pattern light is projected onto the surface 14 of the object to be inspected which has been positioned in a non-contact manner in this manner, the pattern light reflected and modulated by the surface 14 of the object to be inspected includes the surface of the object to be inspected 14. Contains physical information. Therefore, various surface properties can be measured in a non-contact manner by analyzing the reflective batten.

このように、本発明によれば、光沢を有する被検査物表
面14の姿勢を非接触でrE確に測定することができ、
しかも検出された姿勢に基づき被検査物表面14を所定
の基準位置に姿勢制御し、その表面性状をも良好に非接
触測定可能であることが理解されよう。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately measure the attitude of the shiny surface 14 of the object to be inspected in a non-contact manner.
Moreover, it will be understood that the posture of the surface 14 of the object to be inspected can be controlled to a predetermined reference position based on the detected posture, and the surface texture can also be measured in a good non-contact manner.

[作 用] 次に本発明の詳細な説明する。[Work] Next, the present invention will be explained in detail.

本発明の装置を用いて、姿勢検出を行う場合には、まず
パターン撮影手段12から被検査物表面14へ向け姿勢
検出用マークパターン光を投影する。
When performing posture detection using the apparatus of the present invention, first, mark pattern light for posture detection is projected from the pattern photographing means 12 toward the surface 14 of the object to be inspected.

そして、このマークパターン光は、被検査物表面14て
+、E反射され撮像手段16により受光される。このと
き、結像手段12により、パターン投影手段12の投影
面44aに焦点が合うように設定されているため、投影
されたマークパターン光は二次元光電変換手段20」−
に結像することになる。
Then, this mark pattern light is reflected by + and E from the surface 14 of the object to be inspected and is received by the imaging means 16. At this time, since the imaging means 12 is set to focus on the projection surface 44a of the pattern projection means 12, the projected mark pattern light is transmitted to the two-dimensional photoelectric conversion means 20''-
The image will be formed.

本発明において、前記マークパターン光内には、少なく
とも2個以上のマークか配置されており、これら各マー
クは、被検査物表面14の姿勢に応して異なる位置で受
光される。従って、二次元光電変換1段20て受光され
た各マークの二次元+!Iv標情報に基づき、姿勢演算
手段22は、姿勢検知手段10と被検査物表面]4との
距離およびその相対的な傾きを演算することができる。
In the present invention, at least two or more marks are arranged within the mark pattern light, and each of these marks is received at a different position depending on the attitude of the surface 14 of the object to be inspected. Therefore, the two-dimensional +! of each mark received by the first stage of two-dimensional photoelectric conversion 20! Based on the Iv target information, the posture calculation means 22 can calculate the distance and relative inclination between the posture detection means 10 and the surface of the object to be inspected]4.

このように本発明によれば、マークパターン内の所定の
位置に配置された複数のマークを、被検査物表面14を
介して撮像することで、被検査物表面14の姿勢に応し
て撮像される各マークの二次元座標位置が変化する。こ
のときマークか1つの場合には被検査物表面14の姿勢
、すなわち傾きおよび距離の双方を検出することはでき
ないが、前記マークを少なくとも2つ以上!jえること
によって、初めて被検査物表面14の姿勢、すなわち傾
きおよび距離の双ノjを非接触で同時にかつ11″確に
検出することが可能となる。
As described above, according to the present invention, by imaging a plurality of marks arranged at predetermined positions in a mark pattern through the surface 14 of the object to be inspected, images can be taken according to the attitude of the surface 14 of the object to be inspected. The two-dimensional coordinate position of each mark changes. At this time, if there is only one mark, it is not possible to detect the attitude of the surface 14 of the object to be inspected, that is, both the inclination and the distance, but if there are at least two marks! By determining the position of the surface 14 of the object to be inspected, it becomes possible for the first time to detect the attitude of the surface 14 of the object to be inspected, that is, the dual angles of inclination and distance, simultaneously and with 11" accuracy without contact.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、光沢を有する被検
査物表面の姿勢、すなわぢ距離および角度を非接触て同
時かつ11ヨ確に検出することが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously and accurately detect the attitude, ie, the distance and angle, of the surface of a shiny object to be inspected in a non-contact manner.

[他の発明の説明] [第2の発明の説明] 第2の発明の非接触型測定装置(請求項(2)記載)に
おいては、検出された姿勢に基づき姿勢検出手段10と
被検査物表面14との相対的な姿勢が所定の基準位置と
なるよう、両者の位置を相対制御する姿勢制御手段を含
むことを特徴とする。
[Description of Other Inventions] [Description of Second Invention] In the non-contact measuring device of the second invention (as stated in claim (2)), the attitude detection means 10 and the object to be inspected are connected based on the detected attitude. It is characterized by including an attitude control means for relatively controlling the positions of the two so that the attitude relative to the surface 14 becomes a predetermined reference position.

これにより、第2の発明によれば、測定された被検査物
表面の姿勢に基づき、測定装置と被検査物との相対的な
位置を非接触で基準位置に姿勢制御することが可能とな
る。
As a result, according to the second invention, it becomes possible to control the relative position of the measuring device and the object to be inspected to the reference position in a non-contact manner based on the measured attitude of the surface of the object to be inspected. .

[第3の発明の説明コ 第3の発明の非接触型測定装置(請求項(13)記載)
においては、基準位置に姿勢制御された被検査物表面1
4に対し、パターン投影手段12がら所定の表面性状検
出パターン光を投影し、その正反射光を撮像手段]6を
用いて2次元及び光学情報として撮像する。そして、撮
像された表面性状検出パターン光の光学的変調に基づき
、被検査物表面14の表面性状を測定する。
[Description of the third invention: Non-contact measuring device of the third invention (as described in claim (13))
, the surface of the object to be inspected 1 whose posture is controlled to the reference position.
4, a predetermined surface texture detection pattern light is projected from the pattern projection means 12, and the specularly reflected light is imaged as two-dimensional and optical information using the imaging means]6. Then, the surface texture of the surface 14 of the object to be inspected is measured based on the optical modulation of the imaged surface texture detection pattern light.

このようにし′C1第゛3の発明によれば、所定の基準
位置に位置決め制御された被検査物表面の表面性状を非
破壊、非接触で光学的に測定することがII能となる。
In this way, according to the third invention of 'C1, it becomes possible to optically measure the surface properties of the surface of the object to be inspected, which is positioned and controlled at a predetermined reference position, in a non-destructive and non-contact manner.

特に、従来の接触式位置決め制御手段を用いた場合には
実現不可能であった分野、例えばFA(ファクトリ/フ
レキシブル オートメーンヨン)の分野においても、被
検査物表面の表面性状を光学的に測定することか可能と
なるという効果がある。
In particular, it is possible to optically measure the surface texture of the surface of an object to be inspected, even in fields that could not be achieved using conventional contact positioning control means, such as the field of FA (Factory/Flexible Automation). This has the effect of making it possible to do so.

[実施例] 次に本発明の好適な実施例を、塗装を施された被検査物
表面(以下塗面と記す)の表面性状、特に塗面の平滑性
(うねりやゆず肌等)を測定する場合を例にとり説明す
る。
[Example] Next, a preferred example of the present invention will be described in which the surface properties of the painted surface of the object to be inspected (hereinafter referred to as the painted surface), particularly the smoothness of the painted surface (undulations, citrus skin, etc.), are measured. This will be explained using an example.

第4図には、本実施例の非接触型測定装置の好適な一例
が示されている。実施例の測定装置は、塗装が終了しラ
インコンベア3 (II−1=を次々と搬送されてくる
被検査物32の塗面32aの表面性状を測定するもので
あり、ラインコンベア30のにh′に配置された非接触
プローブ40と、このプロブ40に接続された姿勢演算
回路60及び表面性状判別回路70とを含む。
FIG. 4 shows a preferred example of the non-contact measuring device of this embodiment. The measuring device of the embodiment measures the surface properties of the coated surfaces 32a of the objects 32 to be inspected that are conveyed one after another through the line conveyor 3 (II-1=) after painting has been completed. includes a non-contact probe 40 disposed at 1, a posture calculation circuit 60 and a surface texture discrimination circuit 70 connected to the probe 40.

前記非接触プローブ40は、支持筐体42と、パターン
投影装置44と、撮像装置としてTV左カメラ6とを含
む。支持筐体42は、下端を開口【また筒状に形成され
、その内部にパターン投影装置44とTV左カメラ6と
が所定の位置関係を保つように取(11け固定されてい
る。
The non-contact probe 40 includes a support housing 42, a pattern projection device 44, and a TV left camera 6 as an imaging device. The support casing 42 has an open bottom end and is formed into a cylindrical shape, into which a pattern projection device 44 and a TV left camera 6 are fixed in a predetermined positional relationship.

前記パターン投影装置44は、第6図(A)に示す姿勢
検出用マークパターン光1. OOと、同図(B)に示
す表面性状測定用マークパターン光2OOとを選択的に
投影可能に形成されている。
The pattern projection device 44 generates mark pattern light 1 for attitude detection shown in FIG. 6(A). It is formed so as to be able to selectively project the mark pattern light 2OO for surface texture measurement shown in FIG.

そして、パターン投影装置44から投影された所定のパ
ターン光は、支持筐体42の側面に設けられたミラー4
8を介し被検査物32の塗面32aへ向け投影される。
The predetermined pattern light projected from the pattern projection device 44 is transmitted to a mirror 4 provided on the side surface of the support case 42.
8 toward the painted surface 32a of the object 32 to be inspected.

そして、このパターン光は、塗面32aで1「反射され
、プローブ側面に設けられたミラー50を介しTV左カ
メラ6により撮像される。
Then, this pattern light is reflected by the painted surface 32a, and is imaged by the TV left camera 6 via a mirror 50 provided on the side surface of the probe.

前記姿勢演算回路6〔]は、前記非接触プローブ40を
用い、プローブ4〔〕と塗面’32aとの距離およびそ
の傾き角を検出するよう形成されている。
The attitude calculation circuit 6 [] is formed to use the non-contact probe 40 to detect the distance between the probe 4 [] and the painted surface '32a and its inclination angle.

すなわち、姿勢演算回路60は、第6図(A)に示す姿
勢検出用マークパターンの投影を支持する第1の支持信
号S1をパターン投影装置44へ向け出力する。これに
より、パターン投影装置44からは、第6図(A)に示
すマークパターン光100が投影され、これが塗面32
aでIF反射された後、撮像装置46て撮像される。撮
像装置46は、このときの映像信号S2を姿勢演算回路
60へ向け出力する。
That is, the posture calculation circuit 60 outputs the first support signal S1 supporting the projection of the posture detection mark pattern shown in FIG. 6(A) to the pattern projection device 44. As a result, the pattern projection device 44 projects the mark pattern light 100 shown in FIG.
After being subjected to IF reflection at a, the image is captured by the imaging device 46. The imaging device 46 outputs the video signal S2 at this time to the attitude calculation circuit 60.

姿勢演算回路60は、この映像信号S2を画像処理し、
モニタデイスプレィ60−Lに表示する。
The posture calculation circuit 60 performs image processing on this video signal S2,
Displayed on monitor display 60-L.

さらに、この映像信号を解析処理することにより、プロ
ーブ/lOと塗面32gとの間の距離および両者の相対
的な傾きを演算し、これをモニタデイスジ1ノイ62上
に表示すると共に、これを姿勢情報S3として姿勢制御
装置64へ向け出力する。
Furthermore, by analyzing and processing this video signal, the distance between the probe/lO and the painted surface 32g and the relative inclination of the two are calculated, and this is displayed on the monitor display 1 noise 62, and this is also It is output to the attitude control device 64 as information S3.

姿勢制御装置64は、非接触プローブ4〔〕の姿勢を6
軸制御するアクチュエータ66と、このアクチュエータ
66を制御するアクチュエータコンI・ローラ68とか
ら構成されている。そして、姿勢演算回路60で検出さ
れた姿勢情報S3に基づき、塗面32aに対し非接触プ
ローブ40が所定の基準位置となるようその姿勢制御を
行う。
The attitude control device 64 controls the attitude of the non-contact probe 4 [] to 6.
It is composed of an actuator 66 that controls the axis, and an actuator control I/roller 68 that controls this actuator 66. Then, based on the posture information S3 detected by the posture calculation circuit 60, posture control is performed so that the non-contact probe 40 is at a predetermined reference position with respect to the painted surface 32a.

また、前記表面性状判別回路70は、塗面32aの表面
性状を測定するよう形成されている。ずなわち、塗面3
2aに対し非接触プローブ40が基準位置に姿勢制御さ
れると、この表面性状判別回路70は、第6図(B)で
示す表面性状検出パターン光200の投影を指示する第
2の制御指令1つ S4をパターン投影装置44へ向け出力する。これによ
り、パターン投影装置44は、このバタン光200を塗
面32 aへ向け投影し、そのjl−反射光はTV右カ
メラ6により撮像され、表面性状判別回路70へ向け映
像信号S2として出力される。表面性状判別回路70は
、このように映像信号S2として入力される検出パター
ン光の光学的変調に基つき、塗面′32aの性状の判別
を?iい、その判別結果をモニターデイスプレィ62」
−に表示する。
Further, the surface quality determination circuit 70 is formed to measure the surface quality of the painted surface 32a. Painted surface 3
When the non-contact probe 40 is posture-controlled to the reference position with respect to 2a, the surface texture discrimination circuit 70 issues a second control command 1 instructing the projection of the surface texture detection pattern light 200 shown in FIG. 6(B). S4 is directed to the pattern projection device 44 and output. As a result, the pattern projection device 44 projects the bang light 200 onto the painted surface 32 a, and the jl-reflected light is imaged by the TV right camera 6 and outputted to the surface texture discrimination circuit 70 as a video signal S2. Ru. The surface quality determination circuit 70 determines the quality of the painted surface '32a based on the optical modulation of the detection pattern light inputted as the video signal S2. Please display the determination results on the monitor display 62.
- Displayed in -.

第5図には、プローブ40内に格納されたバタン投影装
置44とTV右カメラ6とを、ミラ48.50により面
対称方向へ展開した状態か示されている。これは、光学
的には第4図に示すプローブ40と全く同じ動作を行う
ものである。
FIG. 5 shows a state in which the bang projection device 44 and the TV right camera 6 housed in the probe 40 are expanded in a plane symmetrical direction by means of mirrors 48 and 50. This optically operates exactly the same as the probe 40 shown in FIG. 4.

この空間」−において、XYZ3輔直交座標系(原点を
Oとする)を考えると、パターン投影装置44は、原点
0から距離r、で、入射角θ(Z輔と11とのなす角)
の位置に設置されている。
In this space, if we consider an XYZ orthogonal coordinate system (with the origin as O), the pattern projection device 44 has an incident angle θ (the angle between Z and 11) at a distance r from the origin 0.
It is installed in the position of

マタ、T V h メラ46 i;t、原点Oから距@
e2て、反射角θ(Z軸とr、とのなす角)の位置に設
置されている。実施例では、この人反射角θは、45°
に設定されている。
Mata, T V h Mela 46 i; t, distance from origin O @
e2, it is installed at the position of the reflection angle θ (the angle formed by the Z axis and r). In the example, this human reflection angle θ is 45°
is set to .

また、前述したように、このパターン投影装置44は、
姿勢演算回路601表面性状判別回路70からの指令S
1.S4に従って、第6図に示されるような姿勢検出用
マークパターン光100と、表面性状検出パターン光2
 (] 0とを選択的に指示することかできろ。
Moreover, as mentioned above, this pattern projection device 44
Command S from posture calculation circuit 601 and surface texture discrimination circuit 70
1. According to S4, the mark pattern light 100 for posture detection and the surface texture detection pattern light 2 as shown in FIG.
(] Is it possible to selectively specify 0?

本発明において、前記姿勢検84用マークバタン光10
0には少なくとも2つ以」二のマーク110がIjえら
れる。本実施例では、第6図(A)に示すようマークパ
ターンを4分割し、各分割領域の中央に正方形状した光
点をマーク11〔〕と[7て配置している。また、これ
らマーク110以外の領域は、暗い領域として形成され
ている。
In the present invention, the mark slam light 10 for the posture detection 84 is provided.
0 has at least two marks 110. In this embodiment, the mark pattern is divided into four parts as shown in FIG. 6(A), and square light spots are placed in the center of each divided area as marks 11 [] and [7]. Further, areas other than these marks 110 are formed as dark areas.

また、前記表面性状検出パターン光200は、第6図(
B)に示すよう、白黒等間隔の縞状の格子パターン(本
実施例では3mmピッチとした)のものと17で形成さ
れている。
Further, the surface texture detection pattern light 200 is shown in FIG.
As shown in B), it is formed of a black and white striped lattice pattern (with a pitch of 3 mm in this embodiment) with equal intervals.

そして、これらパターン投影装置44から、これら各パ
ターン光が塗面32 aへ向け投影されると、その11
″反射像かTV右カメラ6で撮像されることになる。
Then, when each of these pattern lights is projected from these pattern projection devices 44 toward the painted surface 32a, the 11
``The reflected image will be captured by the TV right camera 6.

実施例のTV右カメラ6は、主点52aをaする結像レ
ンス52によりパターン投影装置44の表示面4.4 
aに焦点か合うように設計されている。
The TV right camera 6 of the embodiment has a display surface 4.4 of a pattern projection device 44 using an imaging lens 52 that has a principal point 52a.
It is designed to focus on point a.

さらに、この主点52aから二次元光電変摸索r54の
受光面54aまでの距離は、で、に設定されている。こ
れにより、パターン投影装置44の表示面4.4 aに
示された各パターン光は、塗面′う2aで116反射さ
れ、結像レンス52を介し二次元光電変換素子54上に
結像されることになる。
Furthermore, the distance from this principal point 52a to the light receiving surface 54a of the two-dimensional photoelectric converter r54 is set to . As a result, each pattern light shown on the display surface 4.4a of the pattern projection device 44 is reflected by the coating surface 2a, and is imaged on the two-dimensional photoelectric conversion element 54 via the imaging lens 52. That will happen.

そして、この二次元光電変換素子54により撮像された
画像データは、各パターン光の二次元ブタとして姿勢判
別回路607表面性状判別回路70へ向け出力される。
The image data captured by the two-dimensional photoelectric conversion element 54 is outputted to the attitude determination circuit 607 and the surface texture determination circuit 70 as two-dimensional pigs of each pattern of light.

第7図には、前記姿勢演算回路60および表面性状判別
回路70と12で機能するよう構成されたコンピュータ
80の具体例な回路構成か示されている。
FIG. 7 shows a specific example of the circuit configuration of a computer 80 configured to function with the attitude calculation circuit 60 and the surface texture discrimination circuits 70 and 12.

このコンピュータ80は、周知のCPU82ROM84
.RAM86およびフレームメモリ88を中心と17、
これら各部と入出力回路92.A/D変換部(以上“画
像入力回路と呼ぶ)()4、D/A変換部(以下画像出
力回路と呼ぶ)06とかバス9〔]により川用7に接続
され、画像処理回路および論理演算回路として機能する
よう構成されている。
This computer 80 has a well-known CPU 82 and ROM 84.
.. 17, mainly consisting of RAM 86 and frame memory 88,
These parts and the input/output circuit 92. The A/D converter (hereinafter referred to as the "image input circuit") 4, the D/A converter (hereinafter referred to as the image output circuit) 06 and the bus 9 [] are connected to the image processing circuit 7, and the image processing circuit and logic It is configured to function as an arithmetic circuit.

これにおいて、前記入出力回路92には、前記パターン
投影装置44およびアクチュエータコントローラ68か
それぞれ接続されている。
In this case, the pattern projection device 44 and the actuator controller 68 are connected to the input/output circuit 92, respectively.

また、画像入力回路94には、前記TV右カメラ6が接
続され、また画像出力回路96にはモニターデ、イスプ
レイ62が接続されている。
Further, the TV right camera 6 is connected to the image input circuit 94, and the monitor display 62 is connected to the image output circuit 96.

本実施例は以−Lの構成からなり、次にこの装置を用い
て、塗面32aの平滑性を非接触測定する場合の動作を
説明する。なお、TV右カメラ6から出力される画像デ
ータは、画像入力回路92によりデジタル信号にたえず
変換され、常に最新の2′う TVカメラ1画曲分の情報がフレームメモリ88に保存
、更新されている。
The present embodiment has the following configuration.Next, the operation of non-contact measurement of the smoothness of the painted surface 32a using this device will be explained. The image data output from the TV right camera 6 is constantly converted into a digital signal by the image input circuit 92, and the latest 2' information for one stroke of the TV camera is always stored and updated in the frame memory 88. There is.

第8図には、本実施例の下情性測定動作の一例か示され
ている。
FIG. 8 shows an example of the vulgarity measuring operation of this embodiment.

まず、パターン投影装置44は、姿勢演算回路60から
の指令S1に基つき、第6図(A)に示す姿勢賢作用マ
ークパターン光100をラインコンヘア30へ向け投影
する。このときTV右カメラ6は、塗装上程を柊J′シ
た検査部品′32か次々と搬送されてくるラインコンベ
ア′3〔]の撮撮像子′lを行っている(ステップ10
)。
First, the pattern projection device 44 projects the posture-enhancing mark pattern light 100 shown in FIG. At this time, the TV right camera 6 is capturing the image of the line conveyor '3 [ ], which is conveying inspection parts '32 that have finished the painting process one after another (step 10).
).

そして、コンビコータ80は、フレームメモリ88内に
順次更新記憶される画像データに基づき、前記マークパ
ターン光1 (] (]か撮像11J能となっているか
どうかを解tliシ、ラインコンヘア′3〔)を介して
搬送されてくる部品検査の準備をする(ステップン0)
Then, the combination coater 80 determines whether or not the mark pattern light 1 (] () or the image pickup 11J is enabled based on the image data that is sequentially updated and stored in the frame memory 88. Prepare for inspection of parts transported via [) (Step 0)
.

このとき、ラインー7ンベア30上に、検査対称となる
べき部品32かないと、マークパターン光100はライ
ンコンベア上面の拡散表面DSで拡散されてしまう。こ
のため、TV右カメラ6は、マークパターン光100を
撮像できないため、コンピュータ80は、部品′32は
運ばれて来ていないと判別し、この準備処理を繰返(7
て待機する(ステップ30 、 No)。
At this time, if there is no component 32 to be inspected on the line conveyor 30, the mark pattern light 100 will be diffused by the diffusion surface DS on the top surface of the line conveyor. Therefore, the TV right camera 6 cannot image the mark pattern light 100, so the computer 80 determines that the part '32 has not been delivered and repeats this preparation process (7
and waits (step 30, No).

また、部品32かラインコンベア30により運ばれ、非
接触プローブ40が設置されている所定の位置までくる
と、TV右カメラ6は検査部品32の塗面32aで反射
されるマークパターン光100を撮像することになる。
Furthermore, when the component 32 is transported by the line conveyor 30 and reaches a predetermined position where the non-contact probe 40 is installed, the TV right camera 6 images the mark pattern light 100 reflected by the painted surface 32a of the inspection component 32. I will do it.

これにより、コンピュータ80は、部品が運ばれたこと
を検出して、この処理から抜け(ステップ30. Yl
;S ) 、次の姿勢検出処理動作を開始する(ステッ
プ4())。
As a result, the computer 80 detects that the part has been transported and exits from this process (step 30.
;S), the next posture detection processing operation is started (step 4()).

この姿勢検出処理が開始されると、実施例の装置は、第
9図に示す姿勢a1測処理サブルーチンに移行]〜、塗
面32aの姿勢を検出し、非接触プロブ40がWm性測
定可能となる基準位置に来るようその姿勢制御を行なう
When this attitude detection process is started, the apparatus of the embodiment shifts to the attitude a1 measurement process subroutine shown in FIG. Its attitude is controlled so that it comes to the reference position.

次に、このステップ40における処理手続を、第9図に
示すフローチャート、第10図に示す非接触プローブ4
0の座標系にを用いて5Y細に説明する。
Next, the processing procedure in step 40 is explained in the flowchart shown in FIG. 9 and in the non-contact probe 4 shown in FIG.
This will be explained in detail using the 0 coordinate system.

まず、このザブルーチンの動作が開始されると、フレー
ムメモリ88に保存されている画像データから、姿勢旧
71111用のマークパターン内に設置された各マーク
(Pi、 ただし1はマークにトjされた番号)に対応
するマークPi′を全て抽出し、Pl′のXYZ座標値
を演算する(ステップ41)。
First, when the operation of this subroutine is started, each mark (Pi, where 1 is set in the mark) is calculated from the image data stored in the frame memory 88. 3), and calculate the XYZ coordinate values of Pl' (step 41).

このとき、パターン投影装置44」二に表示されていた
マークパターン」−の各マーク(Pi)のXY座標値と
、非接触プローブ40の各パラメータは既知であるため
、これらの情報によって、塗面32aの姿勢、すなわち
プローブ40から塗11ii 32aまての距離および
角度を解tli・演算することができる(ステップ42
)。
At this time, since the XY coordinate values of each mark (Pi) of the mark pattern displayed on the pattern projection device 44 and each parameter of the non-contact probe 40 are known, the painted surface is 32a, that is, the distance and angle from the probe 40 to the paint 11ii 32a can be solved and calculated (step 42
).

ずなわぢ、第1()図に示すよう、塗面′う2aを、a
 x + b y + c z→−d = 0   (
c > 0 )で定義し、 その法線ベク トルをr− (a。
As shown in Figure 1 (), the painted surface 2a is
x + b y + c z→-d = 0 (
c > 0), and its normal vector is defined as r- (a.

b。b.

C) 1とすると、 rは塗面32aの傾きを 表すことになる。C) If it is 1, r is the slope of the painted surface 32a It will be expressed.

また、 次のベク トルを考える。Also, next vector Think of Toru.

また、 K  i  −Ci  x  P とする。Also, K i - Ci x P shall be.

そして、 2個のマークをP j j ) とすると、 但し 」 とする。and, P the two marks j j) Then, however ” shall be.

となる。becomes.

さらに、 前記dを求めると、 となる。moreover, When calculating the above d, becomes.

ここで、式(2)、l)は、式(1)の塗面方程式の係
数をりえるため、これにより撮像系を基準にした座標系
に対する塗面32 aの姿勢を欠することかできる(ス
テップ42)。例えばa=b= d = 0ならば、塗
面32 aは測定基準位置にあることになる。
Here, since equations (2) and l) change the coefficients of the painted surface equation of equation (1), it is possible to eliminate the attitude of the painted surface 32 a with respect to the coordinate system based on the imaging system. (Step 42). For example, if a=b=d=0, the painted surface 32a is at the measurement reference position.

また、これから逆に、非接触プローブ4oが塗面32a
の平滑性測定を行うための測定基準位置に対して、どの
ような姿勢にあるかを逆算することもてきる(ステップ
43)。
Also, from now on, the non-contact probe 4o will be applied to the painted surface 32a.
It is also possible to back-calculate what kind of attitude the object is in with respect to the measurement reference position for performing the smoothness measurement (step 43).

そして、この非接触プローブ40を、とれたけ姿勢補[
すれば、すなわち、とれたけ傾きおよび距離を補1[移
動すれば、塗面32aに対し測定h(準位置になるのか
を指示できるように、ステップ43で求めた逆算値を姿
勢補正データへと変換旧算する(ステップ44)。
Then, this non-contact probe 40 is adjusted as far as possible for posture compensation [
In other words, the inclination and distance are compensated by 1 [If the movement is made, the back calculation value obtained in step 43 is converted into the attitude correction data so that it can be indicated whether it is in the measurement h (quasi-position) with respect to the painted surface 32a. Conversion and backward calculation are performed (step 44).

その後、この姿勢補正データを基にして、非接触プロー
ブ40が塗面32aに対して基準位置にあるかとうかを
判断する(ステップ45)。
Thereafter, based on this posture correction data, it is determined whether the non-contact probe 40 is at the reference position with respect to the painted surface 32a (step 45).

そして、姿勢補正データが0の場合には、非接触プロー
ブ40は既に基準位置に設置されており、姿勢補正の必
要がないと判断し、第9図に示すザブルーチンのフロー
から、第8図に示すメインルチンに戻る(ステップ45
. YES )。
If the attitude correction data is 0, it is determined that the non-contact probe 40 is already installed at the reference position and there is no need for attitude correction. Return to the main routine shown (step 45
.. YES).

また、姿勢補正データが0以外の場合には、姿勢補iE
が必要であるため、サブルーチンの次の処理に進むこと
になる(ステップ45.No)。
In addition, if the posture correction data is other than 0, the posture correction iE
Since this is necessary, the process proceeds to the next subroutine (step 45: No).

そして、姿勢補iEが必要と判断されると、姿勢補正デ
ータは、アクチュエータコントローラ68に向け姿勢補
正制御信号S3として出力され、アクチュエータ66が
駆動制御される。これにより、非接触プローブ40は、
検査部品32に対し測定基準位置に近付くよう姿勢補正
制御される(ステップ46)。
When it is determined that the attitude correction iE is necessary, the attitude correction data is output as an attitude correction control signal S3 to the actuator controller 68, and the actuator 66 is driven and controlled. As a result, the non-contact probe 40
Posture correction control is performed for the inspection part 32 so that it approaches the measurement reference position (step 46).

このような姿勢補正を、繰返すことにより、より正確に
精度よく、非接触プローブ40を平滑性測定基準位置に
姿勢制御することが可能となる。
By repeating such attitude correction, it becomes possible to more accurately and precisely control the attitude of the non-contact probe 40 to the smoothness measurement reference position.

ステップ40におけるこのような姿勢51測処理動作に
よって、非接触プローブ40が基準位置に設定されると
、次にコンピュータ80は、第6図(B)に示す平滑測
定用パターン光200の投影指令S4をパターン投影装
置44に向け出力する。
When the non-contact probe 40 is set to the reference position by such attitude 51 measurement processing operation in step 40, the computer 80 then issues a projection command S4 of the pattern light 200 for smoothing measurement shown in FIG. 6(B). is output to the pattern projection device 44.

これにより、パターン投影装置44から、このパターン
光200が塗面32aに向け投影され(ステップ50)
、平滑性ITII定か行われる(ステップ60)。
As a result, this pattern light 200 is projected from the pattern projection device 44 toward the painted surface 32a (step 50).
, the smoothness ITII is determined (step 60).

すなわち、第6図(B)に示すW滑性測定用パターン光
200は、白黒等間隔の縞状格子バタンである。このた
め、これを歪みのない基準格子として、塗面32aを介
してTV右カメラ6で撮像すると、塗面32aの平滑性
に応して基準パタンの格子が歪むことになる。コンピュ
ータ80は、この歪み具合を定量化して、塗面32aの
平滑性を測定評価することになる(ステップ60 )。
That is, the W slippage measurement pattern light 200 shown in FIG. 6(B) is a black and white striped lattice pattern with equal intervals. Therefore, if this is used as a reference grid without distortion and an image is captured by the TV right camera 6 through the painted surface 32a, the grid of the reference pattern will be distorted depending on the smoothness of the painted surface 32a. The computer 80 quantifies the degree of distortion and measures and evaluates the smoothness of the painted surface 32a (step 60).

コンピュータ80は、この測定結果を画像出力3〔) 回路96を介してモニタデイスプレィ62」−に表示す
ると共に、RAM86内にそのデータを保存しくステッ
プ70)、前記メインルーチンの最初のステップ10に
戻り、次の部品に対して同様な処理を繰返す。
The computer 80 displays this measurement result on the monitor display 62'' through the image output circuit 96 and stores the data in the RAM 86 (step 70), and returns to the first step 10 of the main routine. Go back and repeat the same process for the next part.

以」二詳細に説明した本実施例の装置によれば、非接触
で塗面32aの平滑性測定を行なうことができるため、
塗面32aに対する制約がほとんどなく、塗面32aを
傷付けることなくしかも未乾燥の状態でも測定できるこ
とになる。
According to the apparatus of this embodiment described in detail below, the smoothness of the painted surface 32a can be measured without contact.
There are almost no restrictions on the coated surface 32a, and measurement can be performed without damaging the coated surface 32a even in an undried state.

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が1−15能で
ある。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various variations are possible within the scope of the invention.

例えば、前記実施例では、被検査物表面の平滑性を測定
した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず
表面の光沢や傷等、各種の表面性状を非接触で測定する
ことかできる。
For example, in the above embodiment, the smoothness of the surface of the object to be inspected is measured, but the present invention is not limited to this, and can also be applied to non-contact measurement of various surface properties such as surface gloss and scratches. I can do it.

また、パターン投影装置44から投影される各種パター
ン光は、前記第6図(A)、(B)に示すようなパター
ン光に限らず、2次元のパターンをもつものであれば、
必要において任意のパタンを採用することもてきる。
Further, the various pattern lights projected from the pattern projection device 44 are not limited to the pattern lights as shown in FIGS.
Any pattern may be adopted if necessary.

また、前記実施例では、姿勢検出用マークパターン光1
00内に4つのマークを配置した場合を例にとり説明し
たか、本発明はこれに限らす、これら各マークは2つ以
」二であれば必要に応し任意の数とすることができる。
In addition, in the above embodiment, the mark pattern light 1 for attitude detection is
Although the description has been made by taking as an example the case where four marks are arranged within 00, the present invention is not limited to this, but the number of each mark can be any number as required as long as it is two or more.

さらに、本実施例ではマークの形を1に方形としたか、
識別できる形であれば任意の形状とすることもてきる。
Furthermore, in this embodiment, the shape of the mark is square in 1.
It can be any shape as long as it can be identified.

また、前記実施例では、被検査物表面32aに対し、非
接触プローブ40の姿勢を駆動制御する場合を例にとり
説明したか、本発明はこれに限らず、必要に応じ被検査
物の姿勢を制御するようにしてもよい。
Furthermore, in the above embodiments, the posture of the non-contact probe 40 is driven and controlled with respect to the surface 32a of the object to be inspected, but the present invention is not limited to this, and the posture of the object to be inspected can be adjusted as necessary. It may also be controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明にかかる非接触型測定装置の基本構成
を示すブロック回路図、 第2図、第3図は、本発明の原理説明図、第4図は、ベ
ルトコンベア」−を搬送されてくる塗装物表面の表面性
状を測定するよう構成された非接触型測定装置の好適な
一例を示す説明図、第5図は、非接触プローブの詳細な
構成を示す説明図、 第6図は、表示パターンの説明図、 第7図は、本発明の要部を構成するのコンピユタの詳細
な構成を示す回路図、 第8図、第9図は、本実施例の装置の動作を示すフロー
チャー1・図、 第10図は、非接触プローブの幾何学モデルの説明図で
ある。 32・・・被検査物、32a・・・塗面、40・・・プ
ローブ、44・・パターン投影装置、46・・TV右カ
メラ52・・レンズ、54・・二次元光電変摸索r、 60・・・姿勢演算回路、 64・・姿勢制御装置、70・・表面性状判別回路。 代理人 弁理士 布 施 行 夫(他1名)第 図 第 図
Fig. 1 is a block circuit diagram showing the basic configuration of a non-contact measuring device according to the present invention, Figs. 2 and 3 are diagrams explaining the principle of the present invention, and Fig. 4 is a conveying belt conveyor. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a preferred example of a non-contact measuring device configured to measure the surface properties of the surface of a painted object. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the detailed configuration of a non-contact probe. is an explanatory diagram of the display pattern; FIG. 7 is a circuit diagram showing the detailed configuration of the computer that constitutes the main part of the present invention; FIGS. 8 and 9 show the operation of the device of this embodiment. Flowchart 1 and FIG. 10 are explanatory diagrams of the geometric model of the non-contact probe. 32... Inspection object, 32a... Painted surface, 40... Probe, 44... Pattern projection device, 46... TV right camera 52... Lens, 54... Two-dimensional photoelectric conversion r, 60 ...Attitude calculation circuit, 64.. Attitude control device, 70.. Surface texture discrimination circuit. Agent: Patent attorney Yuki Fuse (1 other person)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも2個以上のマークを配した姿勢検出用
マークパターン光を被検査物の表面に向け投影するパタ
ーン投影手段と、 前記パターン投影手段と所定の位置関係を持つよう配置
され、被検査物の表面で反射されたマークパターン光を
2次元情報として撮像する撮像手段と、 撮像されたマークパターン光に含まれる各マークの2次
元座標に基づき、前記被検査物の表面に対する角度及び
距離を姿勢情報として演算する姿勢演算手段と、 を含むことを特徴とする非接触型測定装置。
(1) A pattern projection means for projecting a mark pattern light for posture detection, in which at least two or more marks are arranged, toward the surface of the object to be inspected, and a pattern projection means arranged to have a predetermined positional relationship with the pattern projection means, An imaging means that images the mark pattern light reflected on the surface of the object as two-dimensional information, and an angle and distance to the surface of the object to be inspected based on the two-dimensional coordinates of each mark included in the imaged mark pattern light. A non-contact measuring device comprising: posture calculation means for calculating posture information;
(2)請求項(1)において、 演算された姿勢情報に基づき、前記パターン投影手段及
び撮像手段の前記被検査物の表面に対する姿勢が所定の
基準姿勢となるよう、両者の位置を相対制御する姿勢制
御手段を含むことを特徴とする非接触型測定装置。
(2) In claim (1), based on the calculated posture information, the positions of the pattern projection means and the imaging means are relatively controlled so that the postures of the pattern projection means and the imaging means with respect to the surface of the object to be inspected become predetermined reference postures. A non-contact measurement device characterized by including attitude control means.
(3)請求項(2)において、 前記パターン投影手段は、基準姿勢に姿勢制御された前
記被検査物の表面に対し、所定の表面性状検出パターン
光を投影するよう形成され、前記撮像手段は、被検査物
の表面で反射された表面性状検出パターン光を2次元及
び光学情報として撮像し表面性状判別手段に出力するよ
う形成され、 前記表面性状判別手段は、撮像された表面性状検出パタ
ーン光の光学的変調に基づき、前記被検査物の表面の性
状を判別することを特徴とする非接触型測定装置。
(3) In claim (2), the pattern projection means is formed to project a predetermined surface texture detection pattern light onto the surface of the object to be inspected whose posture is controlled to a reference posture, and the image pickup means is formed to image the surface texture detection pattern light reflected on the surface of the object to be inspected as two-dimensional and optical information and output it to surface texture discrimination means, and the surface texture discrimination means is configured to image the surface texture detection pattern light reflected on the surface of the object to be inspected. A non-contact measuring device characterized in that the property of the surface of the object to be inspected is determined based on optical modulation of the object.
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